Transcript Tehnologia PLC

Managementul sistemelor de comunicatii prin curenti
purtatori prin retelele de joasa tensiune
Sl.drd.ing Alexandru Ionut Chiuta-Centrul pentru dezvoltarea
creativitatii AOSR
Studenta Cristina Stancu-UPB-Facultatea de energetica
Introducere

In aceasta lucrare se prezenta tehnologia de
comunicatii prin curenti puratori pe linie ,
cunoscuta si sub numele de PLC(Power line
Communication).Acesta tehnologie se bazeaza pe
retele de joasa tensiune deja existente,si este un
mod facil de a implementa o retea locala.
Tehnologia PLC


PLC (Power Line Communications), este o tehnologie ce permite transferul de date în
bandă largă sau îngustă prin infrastructura de cabluri de electricitate- linii electrice de
medie şi joasă tensiune - în scopul furnizării de servicii video, date şi voce, utilizand
tehnologii avansate de modulare.
Această tehnologie constă in adăugarea la semnalul electric de joasă frecvenţă a unui nou
semnal mai mare in spectru (între 1.6 MHz şi 30 MHz). Datele transmise, sub foma unui
semnal de înaltă frecvenţă, în regim broadband ajung la utilizatorii finali sub formă de
semnal, prin intermediul surselor de curent electric cu frecvenţe de 50-60 Hz.
Tehnologia PLC



PLC-ul este folosit, în mod uzual, pentru transmiterea
datelor la frecvenţe joase şi în gama frecvenţelor foarte
mici. În acest interval (3 - 300 kHz), este foarte puţin
probabil să se producă o interferenţă cu alte benzi de
frecvenţe radio.
Acest fel de limitare face ca sistemul PLC să fie mai
sensibili la tot felul de perturbări şi face ca distanţa de
transmitere a datelor sa fie mai scurta.
Componenta cheie a acestei tehnologii o reprezintă
elementul de cuplaj dintre primarul şi secundarul
transformatorului. Semnalele asociate transmisiei PLC nu
pot trece prin transformator.
Metode de cuplaj


Există două metode de cuplare: cuplarea capacitivă în paralel pe reţeaua
electrică şi cuplarea inductivă printr-un tor de ferită. În ceea ce priveşte facilităţile
interne (interior), cuplajul capacitiv se face în mod implicit in retelele monofazate,
problema apare ca la cuplajul inductiv pentru outdoor (in aer liber) mult mai complicat
de realizat.
Pentru a realiza cuplajul inductiv racordam echipamentul pe una din faze(sau pe mai
multe) printr-un tor de ferita.Semnalul se propaga si in celalalte faze cu ajutorul efectului
magnetic.
Metode de modulare


Performanţa unui sistem de comunicare este direct legată
de nivelul de zgomot la receptor şi de atenuare pe canal.
În cazul în care nivelul de zgomot sau de atenuare este
prea de mare atunci orice sistem de comunicare va avea
probleme.
În scopul de a crea o sistem de comunicare, este util sa
avem cât mai multe cunoştinţe posibile ale acestor
parametri. Dacă, de exemplu, atenuarea este cunoscută, o
combinaţie de codificare, de diversitate şi de alegere a
unei metode de modulare poate creşte performanţa
sistemului de comunicare.
OFDM: Orthogonal Frequency
Division Multiplexing




OFDM este o tehnică de transmisie care se bazează pe
emisia simultana de semnale pe n bande cu o frecvenţă
(între 2 şi 30 MHz) cu N transportori pe fiecare bandă.
Semnalul este răspândit peste transportori.
Semnalul este emis la un nivel suficient de ridicat pentru
a creşte puterea, şi este injectat peste câteva frecvenţe
dintr-o dată.
Dacă unul dintre parametrii este atenuat semnalul încă
mai trece printr-o emisie simultană.
Spectrul de semnal OFDM are un loc optim de alocare a
bandei prin ortogonale de sub-transportori.
Spread Spectrum: Modulation
Spread Spectrum

Principiul de modulare spectru extins (Spread Spectrum)
este de a "etala" informaţii cu privire la o bandă de
frecvenţă mult mai larg decât banda necesara, pentru a
combate semnalele de interferenţa şi distorsiunile legate
de răspândire: semnalul se confunda cu zgomot.Semnalul
este codificat în primul rând, si i se atribuie un cod pentru
fiecare utilizator, pentru a permite decodare la
sosire.Extinderea este furnizata de un semnal pseudoaleator numit cod de extindere.La primire semnalul este
perceput ca fiind un zgomot în cazul în care receptorul nu
are cod. Modulaţia cu spectru extins este optimizata
pentru a lupta împotriva zgomotului, in limita celor mai
bune efecte.
Masurarea zgomotului


Ca o măsură a nivelului de zgomot se poate face o
estimare a puterii spectrale, R(f). Puterea descrie
modul în care puterea spectrala a unui semnal este
distribuită în domeniul de frecvenţă.
Pentru a estima puterea spectrală a unui
semnal, se ia un numar N de mostrele în timp, la
un exemplu de rata de probe FS (S) / secundă (e)
în timpul N / FS secunde. Prin calcularea discretă
a transformatei Fourier pe eşantioane este posibil
obţinerea unei estimarii a spectrului de putere.
Masurarea atenuarii

Atenuare se măsoara utilizând o funcţie
generator, care transmite un semnal “chirp” cu
amplitudine constantă la statie. Un semnal “chirp”
este un semnal care începe la o anumită frecvenţă
în continuă creştere (sau scădere) de frecvenţa
până când ajunge la sfârşitul frecvenţei. Când
semnal “chirp” ajunge la receptor a fost afectat de
catre canal şi a fost atenuat. Pentru ca atenuarile
pot varia în frecventa, diferite părţi ale semnalului
“chirp” sunt atenuate diferit de semnalul primit.
Managementul unei retele PLC




In cadrul implementarii practice (pe teren) a tehnologiei
PLC trebuie sa fie urmate anumite etape. Fiecare etapa
necesita efectuarea anumitor activitati pentru a fi dusa la
bun sfarsit.
Pentru a se implementa la scara larga tehnologia PLC cu
o mai mare usurinta, trebuie aplicate doua metodologii:
Impartirea zonei de implementare in zone mai mici
numite ”celule PLC”.
Lucrand in cadrul fiecarei celule in paralel printr-un
proces cascada.
Implementarea celuelor PLC
Implementarea celulelor PLC este formata din 5 mari etape, unele dintre
ele similare cu implementarea oricarei alte retele de acces:
1. Campania de masuratori
 Pentru a verifica cum se comporta reteaua electrica si a verifica
topologia electrica si instalatiile.
2.Planificarea
 Planificarea frecventei si plasarea echipamentului.
3.Logistica
 Programul instalarii si adunarea de date pentru NOC.
4.Instalarea
 Punerea in functiune a echipamentului PLC
5.Suport
 Aparitia cazurilor dificile.
Arhitectura CPL

Reteaua CPL permite stabilirea si construirea de
retele locale LAN sau de a partaja accesul la
internet de mare viteza de-a lungul unei cladiri
prin utilizarea prizelor de energie electrica.Un
avantaj important este acela ca nu se mai folosesc
cablaje suplimentare.
Reteaua de tip
Exterior(Outdoor)
Reteaua de tip interior(indoor)


Reteaua de tip indoor este compusa in general din
interiorul unei cladiri (fie aceasta locuinta sau birou) care
este racordata la reteaua electrica si care are deja acces la
o retea de internet de mare viteza.
Pentru a putea aplica o solutie de tip PLC este necesar sa
avemla dispozitie un computer cu placa de reta sau cu
port USB .I acest fel se poate extinde reteaua de internet
de mare viteza la toate prizele electrice din
cladire,pornind de la un calculator cu acces la internet.
Avantaje PLC













Permite accesul comunicaţiilor în zonele rurale îndepărtate şi clădiri rezidenţiale;
Pot fi implementate proiecte pe scară largă şi atractive din punct de vedere economic;
Generează noi surse de venituri companiilor;
Amortizarea investiţiilor iniţiale se face într-un timp relativ scurt;
Reprezintă o soluţie eficientă şi economică pentru utilizatorul final;
Foloseşte liniile existente de alimentare cu energie electrică, nefiind necesară instalarea de cabluri
suplimentare;
Diagnosticarea căderilor poate fi realizata în regim automat, cu durată mult redusă;
Numărul de conexiuni la nivelul panourilor se reduce cu până la 80%;
Modificările în secvenţa de operare a unui sistem cu PLC pot fi realizate în mod programabil, prin
intermediul unei console sau prin utilizarea unor softuri rulabile pe un PC, fără a fi necesare
modificări de conectare;
Fiabilitate cu mult mai mare decât cea a sistemelor bazate pe relee electromagnetice (sau de alte
tipuri);
Oferă distribuţie punct-multipunct pentru mai mulţi utilizatori folosind un singur Modem Master;
Permite rate rapide de acces într-o banda înaltă de frecvenţe;
Extinde gama de servicii oferite clienţilor existenţi şi creează oportunităţi pentru unele noi.
Dezavantaje PLC
Cablurile care alcătuiesc reţeaua electrică de joasă tensiune au fost
dimensionate exlusiv pentru distribuţia energiei electrice şi au pierderi de
puterereduse la frecvenţele de 50 Hz şi 60 Hz.




cablurile de energie electrică devin radiante, ceea ce înseamnă că o
parte din puterea semnalului de înaltă frecvenţă se emite sub forma unei
radiaţii electromagnetice.
Prin urmare,cablurile de energie pot fi considerate antene liniare cu o
eficienţă scăzută.
De exmplu în Australia se implementează PLC-ul în metropole,
dar în afara lor este strict interzisă folosirea acestor echipamente,
deoarece în sălbăticie comunicaţiile în general se fac prin unde radio.